Поліморфізм (у фізиці)

Поліморфізм (від грец. Polýmorphos - різноманітний) у фізиці, мінералогії, хімії, здатність деяких речовин існувати в станах з різною атомною кристалічною структурою. Кожне з таких станів (термодинамічних фаз), називається поліморфною модифікацією, стійко при певних зовнішніх умовах (температурі і тиску). Модифікації позначаються зазвичай грецькими буквами a, b, g і т. Д. Різниця в структурі обумовлює і відмінність у властивостях поліморфних модифікацій даної речовини. П. був відкритий в 1798, коли було виявлено, що СаСО3 може існувати у вигляді 2 мінералів - кальциту і арагоніта. П. володіють прості речовини (див. Аллотропия), а також неорганічні і органічні сполуки. Так, вуглець має 2 модифікації: кубічну (алмаз) і гексагональну (графіт), що різко розрізняються за фізичними властивостями. Біле олово, що має тетрагональную об'емноцентрірованную грати - пластичний метал, а сіре олово (низькотемпературна модифікація з алмазоподобной тетрагональной гратами) крихкий напівпровідник. Деякі сполуки, наприклад SiO2, мають більше 2-х поліморфних модифікацій. Перебудова кристалічної решітки при полиморфном переході зводиться до зрушень атомів, зміни типу їх упаковки, до поворотів деяких структурних угруповань (наприклад, NH4 і NO3 в різних модифікаціях NH4NO3).П. спостерігається і у рідких кристалів.

П. є результатом того, що одні й ті ж атоми і молекули можуть утворювати в просторі кілька стійких грат. Т. к. Будь-яке мале спотворення стійкою решітки пов'язано зі збільшенням її енергії, то існуючі структурні стани відповідають енергетичним мінімумам різної глибини (див. рис. ). При Т = 0 К, найбільш імовірна a-модифікація, якій відповідає глибокий мінімум. При Т> 0 К термодинамічний стан грат визначається її вільною енергією U = Е - TS, що включає в себе поряд з енергією Е ентропійних частина TS (S - ентропія), пов'язану з тепловими коливаннями кристалічної решітки. Має меншу енергію міцніша (a-решітка менш сприйнятлива до порушення коливань і характеризується пологішій залежністю U (T). Криві Ua (T) і Ub (T) перетинаються при деякій температурі T0. Нижче T0 стабільніша a-фаза, вище - b-фаза, T0 - температура рівноваги a- і b-фаз. При нагріванні a-модифікація вище T0 вона перетворюється в b. При подальшому підвищенні температури (b-модифікація може стати менш стабільною, ніж g-модифікація, яка, в свою чергу , потім перетворюється в d-модифікацію до тих пір, поки температура не перевищить температуру плавлення кристала.

Кожна модифікація стійка в певній галузі температури, тиску, а також ін. зовнішніх умов. Фазові діаграми рівноваги визначають області стійкості поліморфних модифікацій (див. Діаграма стану). Теоретичний розрахунок фазових діаграм заснований на обчисленні термодинамічних характеристик, а також енергії і спектру коливань кристалічної решітки для різних поліморфних модифікацій.Наприклад, розрахунок діаграми стану З дозволив встановити, що область виникнення структури алмазу лежить при тиску ~ 50 кбар, що полегшило шлях до синтезу алмазів.

Перехід менш стабільною модифікації в стабільнішу пов'язаний з подоланням енергетичного бар'єру, який істотно менше, якщо перетворення відбувається поступово, шляхом зародження і подальшого зростання в ній областей нової фази. Бар'єр долається за рахунок теплових флуктуацій; тому, якщо ймовірність флуктуацій мала, менш стійка фаза може тривалий час існувати в метастабільних станів. Наприклад, алмаз, метастабільний при атмосферному тиску і кімнатній температурі, може існувати необмежено довго, не перетворюючись на стабільний в цих умовах графіт. В інших речовинах, навпаки, різні модифікації легко переходять один в одного при зміні температури і ін. Оскільки перетворення проходить через стадію співіснування вихідної і утворюється фаз, між фазами виникає пружне взаємодія, що впливає на розвиток перетворення. Ці взаємодії особливо проявляються при мартенситних перетвореннях.

Окремий випадок П. - політіпізм, який спостерігається в деяких кристалах з шаруватою структурою. Политипние модифікації побудовані з однакових шарів або шаруватих "пакетів" атомів і розрізняються способом і періодичністю накладення таких пакетів. Политипние модифікації спостерігаються у глинистих мінералів, карбіду кремнію і ін.


Літ. : Верма А. Рам. , Крішна П., Поліморфізм і політіпізм в кристалах, [пер. з англ.], М., 1969; Бокий Г. Б., Кристаллохимия, 3 вид. , М., 1971.

А. Л. Ройтбурд.

Велика радянська енциклопедія.- М.: Радянська енциклопедія. 1969-1978.

Популярні Пости

Рекомендуємо, 2018

Посадское будова
Велика радянська енциклопедія

Посадское будова

( "Посадское будова") сукупність землевпорядних, соціальних і економічних заходів уряду Російської держави відносно міст з кінця 15 до середини 17 ст. "П. с. " було направлено проти приватної феодальної земельної власності на посаді і заставництва (Див. Заставництво) торгово-ремісничого населення за духовних і світських феодалів, включало заходи по землеустрою території посадів і було пов'язане з кріпосницької політикою феодальної держави по відношенню до міст (з кінця 16 ст.
Читати Далі
Неоідеалізм
Велика радянська енциклопедія

Неоідеалізм

Німецька художня група, що об'єднувала в 1860-80-і рр. живописця Х. фон Маре , скульптора А. Хільдебранд і естетика К. Фідлера; в неї включають також деяких ідейно і стилістично близьких їм художників (А. Фейєрбах та ін.). Детальніше див. В ст. Неокласицизм. Велика радянська енциклопедія. - М.: Радянська енциклопедія.
Читати Далі
Порт-Харкорт
Велика радянська енциклопедія

Порт-Харкорт

(Port Harcourt) місто на Ю. Нігерії, адміністративний центр штату Річковий. 208 тис. Жителів (1969). Порт на березі затоки Біафра. Харчова (виробництво пальмового масла, тютюнових виробів, борошна), металообробна, нафтопереробна, цементна промисловість. Центр району нафтопромислів; вивезення нафти, вугілля, олов'яних концентратів, колумбіту, пальмових продуктів.
Читати Далі
Пальмбах Олександр Адольфович
Велика радянська енциклопедія

Пальмбах Олександр Адольфович

Пальмбах Олександр Адольфович [29. 8 (10. 9). 1897 Дрісса, нині Вітебської області, - 22. 10. 1963 Кизил], радянський філолог. Член КПРС з 1940. Закінчив Московський археологічний інститут (1918). Професор (1960). Викладав в Комуністичному університеті трудящих Сходу, Челябінськом педагогічному інституті і ін.
Читати Далі
Петро Івер
Велика радянська енциклопедія

Петро Івер

(412 - 488) Християнський теолог і філософ. Син грузинського царя. Юнацькі роки провів в Константинополі, займався вивченням грецької мови, філософії та інших наук. Під керівництвом П. І. була створена грузинська філософська школа в Сирії. Радянський учений Ш. Нуцубідзе і бельгійський учений Е. Хонігман вважають П.
Читати Далі
Організації, механізації і технічній допомозі будівництву інститут
Велика радянська енциклопедія

Організації, механізації і технічній допомозі будівництву інститут

Центральний науково-дослідний і проектно-експериментальний, знаходиться у веденні Держбуду СРСР. Створено в 1966 в Москві на базі Державного інституту з проектування організації будівництва (Гіпрооргстрой). У складі інституту (1974): наукові відділи, лабораторії, проектна частина, центральне експериментально-конструкторське бюро (Строймехавтоматіка), бюро впровадження з філіями (Казахським, прибалтійським, Середньоазіатським і Камський); опорні пункти (лабораторії) в Мінську, Смоленську, Хабаров
Читати Далі
Операторський транспорт
Велика радянська енциклопедія

Операторський транспорт

В кінематографії і телебачення, призначений для переміщення оператора і знімальної апаратури в процесі кінозйомок або телевізійних передач. О. т. Застосовується при зйомках в русі і для полегшення переходів від однієї точки зйомки до іншої. До засобів О. т. Відносяться операторські візки ( рис. 1 ), крани ( рис.
Читати Далі
Пєєва
Велика радянська енциклопедія

Пєєва

Пінка Вела (16. 3. 1922 Кам'яниця, нині квартал м Велінград, - 3. 5. 1 944, місцевість Бялата-Скала), діяч болгарського революційного молодіжного руху, народний герой Болгарії. Навчалася в Пазарджицька гімназії, в 1941 - в Софійському університеті (вивчала педагогіку, потім географію). Член Робочого молодіжного союзу з 1939, БКП - з 1943.
Читати Далі